(57)【要約】  光受信装置(10)に、入力された偏波多重信号である光信号を各偏波成分の電気信号へ変換する電気信号変換部(110)と、Ａ／Ｄ変換処理を実行して生成されるデジタル信号に対しジタル信号処理を実行する信号処理部(120)と、デジタル信号処理がなされた信号に基づいて光信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出して位相差を表す情報を出力する位相差出力部(130)とを備え、信号処理部(120)は、位相差を示す情報に基づいて光信号の歪み補償を行う。  高速に変動するＰＭＤが存在する場合でも、受信した偏波多重信号の各偏波成分における最適識別位相での信号処理を実行して受信精度の劣化を防ぐ。
2011065163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理と前記Ａ／Ｄ変換処理により生成されるデジタル信号に対するデジタル信号処理とを実行する信号処理部と、
前記信号処理部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部と
を備え、
前記信号処理部は、位相差出力部によって出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行うことを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光受信装置において、
前記信号処理部は、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記Ａ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングを調整することを特徴とする光受信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光受信装置において、
前記信号処理部は、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記デジタル信号に対するリサンプリングによるデータ補間を行うデジタル信号処理を実行することを特徴とする光受信装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光受信装置において、
前記信号処理部は、
前記電気信号を所定のサンプリングタイミングによってデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力される各デジタル信号を入力信号とする所定のタップ数を有するＦＩＲフィルタと
前記位相差出力部から出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理部と
を備え、
前記位相差出力部は、
前記ＦＩＲフィルタのタップ係数に重み付けをする重み係数を推定するタップ係数推定部と、
前記重み係数に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間の位相差を導出し、導出した位相差を表す情報を前記信号処理部へ出力する位相差補正部と
を備えることをを特徴とする光受信装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光受信装置において、
前記位相差補正部は、前記ＦＩＲフィルタの中心タップにおいて一の偏波成分の信号に相当する重み係数の絶対値をｈ0、中心タップからｋ番目（ｋは整数）である他方の偏波成分の信号に相当するタップの重み係数の絶対値をｈkと表したとき、ｋ×ｈkによって表される前記ＦＩＲフィルタの全タップにおける値の総和をｈ0で除算して導出される値を前記位相差とすることを特徴とする光受信装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光受信装置において、
前記位相差補正部は、前記ＦＩＲフィルタの中心タップにおいて一の偏波成分の信号に相当する重み係数の絶対値がｈ0、中心タップを除く他の偏波成分の信号に相当するタップの重み係数の絶対値のうち最大の絶対値がｈn（ｎは整数）、次に大きい絶対値がｈm（ｍは整数）と表したとき、（ｎ×ｈn＋ｍ×ｈm）／ｈ0によって表される値を前記位相差とすることを特徴とする光受信装置。
【請求項７】
請求項４に記載の光受信装置において、
前記位相差補正部は、前記ＦＩＲフィルタの中心タップにおいて一の偏波成分の信号に相当する重み係数の絶対値がｈ0、中心タップを除く他の偏波成分の信号に相当するタップの重み係数の絶対値のうち最大の絶対値がｈn（ｎは整数）で表したとき、ｎ×ｈn／ｈ0によって表される値を前記位相差とすることを特徴とする光受信装置。
【請求項８】
請求項４に記載の光受信装置において、
前記Ａ／Ｄ変換部は、１のシンボルに対して４サンプル以下の前記サンプリングタイミングで前記電気信号を前記デジタル信号へ変換することを特徴とする光受信装置。
【請求項９】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、
前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、  前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、
前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、
前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップと
を備えることを特徴とする光受信制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光受信制御方法において、
前記歪み補償を行うステップは、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記Ａ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングを調整することを特徴とする光受信制御方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の光受信制御方法において、
前記歪み補償を行うステップは、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記デジタル信号に対するリサンプリングによるデータ補間を行うデジタル信号処理を実行することを特徴とする光受信制御方法。
【請求項１２】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、
前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、  前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、
前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、
前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップと
を実行するプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【請求項１３】
偏波成分毎に多重化された光信号を送信する光送信装置と、
光伝送路を介して前記光送信装置と接続され且つ前記光信号を受信する光受信装置と
を備え、
前記光受信装置は、
前記光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換処理部と、
前記Ａ／Ｄ変換処理部から出力される前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部から出力されるデジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部と、
前記位相差出力部によって出力される前記位相差を表す示す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理部と
を備えることを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信装置および光受信制御方法に関し、特に、高速光通信におけるデジタルコヒーレント受信方式を用いた光受信装置および光受信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のネットワークにおけるデータ通信の高速化および大容量化への要求が次第に高まるにつれて、高速で大容量のデータ通信を実現する光通信技術の重要性が増してきている。この光通信技術において、光の干渉の性質を利用した受信方式であるコヒーレント受信方式は、従来の大容量光通信システムで広く応用されているＯＯＫ（On-Off Keying）やＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying）といった光を強度変調する変調方式を利用した受信方式に比べ良好な受信感度を得られるとともに、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）といった多値変調方式と親和性が良くいといった利点を有している。
しかしながら、従来のコヒーレント受信方式では、局発（ＬＯ）光の周波数・位相オフセットや多重化された入力光信号の各偏波成分に発生する偏波揺らぎにより、安定的な受信を行うことができないといった問題があった。【０００３】
このような問題に対し、近年の電子デバイスの動作の高速化や大容量化によって高速なＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器が利用可能となり、また、光信号をデジタル変換した信号に対するデジタル信号処理が可能となったことから、周波数・位相オフセットや偏波揺らぎの補償を行って安定的な受信を可能とするデジタルコヒーレント受信方式が提案されている（特許文献１）。
特許文献１には、受信した光信号をＡ／Ｄ変換処理によってデジタル信号へ変換し、このデジタル信号に基づいてＡ／Ｄ変換処理における最適サンプリングタイミングからの誤差を算出してＡ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングを補正する光受信装置が開示されている。【０００４】
特許文献１おいて提案されている光受信装置の一例として、デジタルコヒーレント受信方式による光受信装置４０の構成を図９に示す。
光受信装置４０は、図９に示すように、入力信号であるＤＰ（Dual-Polarization,偏波多重）−ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）信号を光学素子（９０°ハイブリッド）により４チャネル（Ｉｘ，Ｑｘ，Ｉｙ，Ｑｙ）へ分光し、それぞれに対して光電（Ｏ／Ｅ）変換器によりアナログ信号へ変換し、変換されたアナログ信号をＡ／Ｄ識別クロックに同期したタイミングでサンプリングを行うＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号へ変換する。【０００５】
この光受信装置４０は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号に基づいてＤＳＰ部によりＡ／Ｄ変換器における最適サンプリングタイミングとの誤差を抽出し、Ａ／Ｄ変換器のサンプリングタイミングを補正することにより、周波数・位相オフセットの補償や偏波揺らぎ補償を可能とする。また、デジタル信号に対する信号処理を施すことにより、波長分散補償といった高度な波形等化処理を実行することも可能となる。【０００６】
ここで、上述した各種補償のうち偏波揺らぎ補償を実現するための従来技術として、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）が知られている（ＣＭＡの詳細な原理に関する内容は、例えば、非特許文献１に開示されている。）。例えば、非特許文献２には、４０Gbpsの伝送速度において、波長分散量が15,000ps/nmである１次の偏波モード分散（ＰＭＤ,Polarization Mode Dispersion）５０psに対して、ＣＭＡによ  って殆ど性能劣化のない良好な伝送特性を有する受信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２０５６５４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Seb J.Savory, "Digital filters for coherent optical receivers", OPTICS EXPRESS, Vol.16, No.2, pp804-817,(2008).
【非特許文献２】Hun Sun, Kuang-Tsan Wu, and kim Roberts, "Real-time measurements of a 40 Gb/s coherent system", OPTICS EXPRESS, Vol.16, No.2, pp873-879,(2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図９に示す従来のデジタルコヒーレント受信装置におけるＡ／Ｄ変換器では、一般的に、回路速度の制限により入力信号１シンボルに対して十分なオーバーサンプリングがされないため（例えば、２サンプル／１シンボル程度。）、Ａ／Ｄ変換器の識別位相（サンプリングタイミング）が受信波形のピークレベルと合致するようＡ／Ｄ識別クロックに同期したＡ／Ｄ変換のサンプリングタイミングを精度良く調整する必要がある。【００１０】
しかしながら、Ａ／Ｄ変換のサンプリングタイミングを調整しようとしても、伝送路において発生するＰＭＤが時間的に変動することにより、入力光信号である偏波多重信号のＸ偏波成分とＹ偏波成分の到着時刻（受信タイミング）に揺らぎが生じるような偏波揺らぎが発生した場合には、Ｘ偏波チャネルとＹ偏波チャネルとの間でＡ／Ｄ変換処理の最適サンプリングタイミングにずれが生じてしまう。【００１１】
このような偏波揺らぎは、偏波多重信号のＸ偏波成分とＹ偏波成分の到着時刻（受信タイミング）のずれを示すＤＧＤ（Differential Group Delay）によって表すことができる。
図１０は、伝送路上において発生する１次のＰＭＤにより、偏波多重信号のＸ偏波成分とＹ偏波成分の波形到達時刻が変動する様子を概念的に示す図である。
図１０に示すように、伝送路における温度変動や機械的振動などの影響によって１次のＰＭＤが発生すると、受信した偏波多重信号の各偏波成分の間、すなわち、Ｘ偏波成分（slow軸）の最適識別位相とＹ偏波成分（fast軸）の最適識別位相との受信タイミング（到着時刻）との間には、ずれ（ＤＧＤ）が発生する。
このような偏波多重信号の各偏波チャネル間に発生した最適識別位相のずれ、すなわちＤＧＤの大きさは、光通信信号の伝送路上における温度変動や機械的振動などに影響されるため、高速で任意な時間変動特性を有する。【００１２】
上述したように、特許文献１のような従来のデジタルコヒーレント受信装置は、伝送路に時間的に変動するＰＭＤが存在する場合、受信した偏波多重信号におけるＤＧＤ（各偏波成分の最適識別位相のずれ）の変動を検出することが困難であり、その結果、受信精度が劣化してしまうという問題があった。
したがって、本発明は、上述のような問題を解決すべく、高速に変動するＰＭＤが存在する場合でも、設定されている識別位相と受信した偏波多重信号の各偏波成分における最適識別位相とのずれ量を抽出し、最適な識別位相での信号処理を実行して受信精度の劣化を防ぐ光受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明における光受信装置は、光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理と前記Ａ／Ｄ変換処理により生成されるデジタル信号に対するデジタル信号処理とを実行する信号処理部と、前記信号処理部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部とを備え、前記信号処理部は、位相差出力部によって出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行うことを特徴とする。【００１４】
また、本発明における光受信制御方法は、光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、受信した偏波多重信号の各偏波成分をＡ／Ｄ変換によりデジタル信号へ変換し、この各偏波成分に対応したデジタル信号の間に発生している位相差を検出して受信した偏波多重信号の各偏波成分間の位相差を求め、この求めた位相差に基づいて受信した偏波多重信号の歪み補償を行うことができる。
したがって、本発明の光受信装置は、伝送路においてＰＭＤが存在し受信した偏波多重信号に高速に変動するＤＧＤによる偏波揺らぎが発生している場合でも、各偏波成分間の位相差に基づいた偏波多重信号の歪み補償を行うことによって、本発明の光受信装置における受信精度の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる光受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態にかかる光受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は本発明の第２の実施の形態にかかる光受信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、第２の実施の形態にかかる光受信装置におけるバタフライＦＩＲフィルタを説明する図である。
【図５】図５は、第２の実施の形態にかかる光受信装置におけるバタフライＦＩＲフィルタの一例の等化回路を概念的に説明する図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第２の実施の形態にかかる光受信装置におけるバタフライＦＩＲフィルタのシミュレーション結果のうちｈxxのシミュレーション結果を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第２の実施の形態にかかる光受信装置におけるバタフライＦＩＲフィルタのシミュレーション結果のうちｈxyのシミュレーション結果を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第２の実施の形態にかかる光受信装置におけるバタフライＦＩＲフィルタのシミュレーション結果のうちｈyxのシミュレーション結果を示す図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、第２の実施の形態にかかる光受信装置におけるバタフライＦＩＲフィルタのシミュレーション結果のうちｈyyのシミュレーション結果を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態にかかる光受信装置における動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第３の実施の形態にかかる光受信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、従来のデジタルコヒーレント受信方式を利用した光受信装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、伝送路上において発生する１次のＰＭＤによって偏波多重信号の各偏波成分の波形到達時刻が変動する様子を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態にかかる光受信装置は、偏波成分毎に多重化された光信号である偏波多重信号を受信し、この受信した偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出することにより、受信した偏波多重信号に発生している歪みを補正し受信精度の劣化を防ぐものである。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態にかかる光受信装置１０は、電気信号変換部１１０と信号処理部１２０と位相差出力部１３０とから構成されている。
電気信号変換部１１０は、受信した光信号である偏波多重信号の各編波成分に対応した信号を光電変換することにより、受信した偏波多重信号の各偏波成分に対応した電気信号を出力する。
信号処理部１２０は、電気信号変換部１１０によって出力される電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理と、このＡ／Ｄ変換処理によって出力されるデジタル信号に対するデジタル信号処理とを実行する。
また、信号処理部１２０は、後述する位相差出力部１３０によって出力された前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を示す情報に基づいて、光受信装置１０が受信した偏波多重信号の歪み補償を行う。
位相差出力部１３０は、信号処理部１２０によってデジタル信号処理がなされたデジタル信号に基づいて、光受信装置１０が受信した偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、この位相差を表す情報を信号処理部１２０に対して出力する。
【００１９】
なお、本実施の形態にかかる光受信装置１０の各機能は、光受信装置１０に搭載されたＣＰＵ（中央演算装置）やメモリ、インターフェースを備えたコンピュータにコンピュータプログラム（ソフトウェア）をインストールすることによって実現され、上記コンピュータの各種ハードウェア資源と上記コンピュータプログラムとが協働して実現される。なお、上記コンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納された状態で提供されても良い。
また、本実施の形態にかかる光受信装置１０の各機能のプログラムアルゴリズムをＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）やＡＳＩＣ（Applocation Specific Integrated Circuit）などの大規模半導体集積回路への集積化によって実現することも可能である。
【００２０】
次に、本実施の形態にかかる光受信装置１０の動作について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
図２に示すように、本実施の形態にかかる光受信装置１０が入力データである偏波多重信号を受信すると、電気信号変換部１１０は、受信した偏波多重信号をこの偏波多重信号に多重化されている偏波成分毎に電気信号へ変換する（Ｓ１０１）。
【００２１】
受信した偏波多重信号が偏波成分毎に電気信号へ変換されると、信号処理部１２０は、これら電気信号に対してＡ／Ｄ変換処理を実行して各偏波成分の電気信号に対応したデジタル信号を出力するとともに、Ａ／Ｄ変換処理によって出力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を実行する（Ｓ１０２）。
【００２２】
信号処理部１２０によってＡ／Ｄ変換処理後のデジタル信号に対してデジタル信号処理がなされると、位相差出力部１３０は、このデジタル信号処理がなされたデジタル信号に基づいて、各偏波成分間に発生している位相差を検出し、この位相差を表す情報を信号処理部１２０に対して出力する（Ｓ１０３）。
位相差出力部１３０によって位相差を表す情報が信号処理部１２０に対して出力されると、信号処理部１２０は、この位相差を表す情報に基づいて受信した偏波多重信号の歪み補償を実行する（Ｓ１０４）。
【００２３】
このように、本実施の形態にかかる光受信装置１０は、受信した偏波多重信号の各偏波成分をＡ／Ｄ変換によりデジタル信号へ変換し、この各偏波成分に対応したデジタル信号の間に発生している位相差を検出して、この位相差に基づいて受信した偏波多重信号の歪み補償を行うことができる。
したがって、本発明の光受信装置は、伝送路においてＰＭＤが存在し受信した偏波多重信号に高速に変動するＤＧＤが発生している場合でも、各偏波成分における最適な識別位相での信号処理を行うことによって、受信精度の劣化を防ぐことが可能となる。
【００２４】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる光受信装置は、受信した偏波成分毎に多重化された光信号である偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、この位相差を補正する光受信装置であり、特に、受信した偏波多重信号の各偏波成分に対して最適なサンプリングタイミングでＡ／Ｄ変換を実行するものである。
なお、本実施の形態にかかる光る受信装置において、受信する偏波多重信号は、４チャネル（Ｉｘ，Ｑｘ，Ｉｙ，Ｑｙ）の偏波成分が多重化されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号であり、以下、本実施の形態の説明において光受信装置が受信する入力信号をＤＰ−ＱＰＳＫ信号として説明する。
【００２５】
本実施の形態にかかる光受信装置２０のは、図３に示すように、電気信号変換部２１０と信号処理部２２０と、位相差出力部２３０と、Ａ／Ｄ変換を実行する際のサンプリングタイミングに同期したＡ／Ｄ識別クロックを出力するＡ／Ｄ識別クロック発生部２５０とから構成されている。
電気信号変換部２１０は、光モジュール２１１とフォトダイオード２１２ａ〜２１２ｄとから構成される。
光モジュール２１１は、受信したＤＰ−ＱＰＳＫ信号が入力されると、このＤＰ−ＱＰＳＫ信号を４チャネル（Ｉｘ，Ｑｘ，Ｉｙ，Ｑｙ）の各偏波成分信号へ変調する。ここで光モジュール２１１の機能は、例えば、９０°ハイブリッドにより実現される。
フォトダイオード（以下「ＰＤ」とする。）２１２ａ〜２１２ｄは、光モジュールによって変調された各偏波成分信号を光電変換することにより、各偏波成分信号に対応した電気信号を出力する。
【００２６】
信号処理部２２０は、Ａ／Ｄ変換部２２１と歪み補償処理部２４０とから構成されている。
Ａ／Ｄ変換部２２１は、ＰＤ２１２ａ〜２１２ｄによって出力された電気信号をＡ／Ｄ変換によりデジタル信号へ変換する。
具体的には、図３に示すように、光モジュール２１１によって変調された各偏波成分信号のうち、ＰＤ２１２ａによって光電変換されたＩｘチャネルの偏波成分信号に対応した電気信号をＡ／Ｄ変換器２２１ａがＡ／Ｄ変換することによって、Ｉｘチャネルの偏波成分信号に対応したデジタル信号が出力される。他の３チャネルの偏波成分信号についても同様に、各偏波成分信号に対応したＡ／Ｄ変換器２２１ｂ〜２２１ｄが各偏波成分信号に対応した電気信号をＡ／Ｄ変換することにより、各偏波成分信号に対応したデジタル信号が出力される。
【００２７】
歪み補償処理部２４０は、伝送路中に発生する波長分散補償する波長分散補償部２４１と、偏波トラッキング部２４２と、周波数位相オフセット補償部２４３とから構成されている。
波長分散補償部２４１は、Ａ／Ｄ変換部２２１より出力されたデジタル信号に対して、デジタル信号処理を実行することにより、光ファイバなどの伝送路中で発生した波長分散の補償を行う。例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタやＦＤＥ（Frequency domain equlization）などによるデジタル信号処理により、光ファイバなどの伝送路で発生したＤＰ−ＱＰＳＫ信号の波長分散を補償することができる。
【００２８】
偏波トラッキング部２４２は、波長分散補償部２４１による波長分散の補償がなされたデジタル信号に対してデジタル信号処理を実行することにより、光ファイバなどの伝送路中で発生した偏波揺らぎにより生じるＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＸ偏波成分とＹ偏波成分との線形結合を解消させる。例えば、前述した非特許文献１に記載されているＣＭＡを用いることにより、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分の線形結合を解消させることができる。
【００２９】
周波数位相オフセット補償部２４３は、偏波トラッキング部２４２によって各偏波成分の線形結合の解消がなされたデジタル信号に対してデジタル信号処理を実行することにより、局発（ＬＯ）光と入力データであるＤＰ−ＱＰＳＫ信号の周波数や位相の相違により発生するオフセット補償を行う。例えば、周知技術であるｍ乗推定法、ＤＤ−ＰＬＬ（Decision Directed-Phase Lock Loop）法、トレーニング法などの手法により、周波数・位相のオフセット補償を実現できる。
【００３０】
位相差出力部２３０は、歪み補償処理部２４０によってデジタル信号処理がなされたデジタル信号に基づいて、各偏波成分信号間に発生している位相差を検出し、この位相差を表す情報をＡ／Ｄ変換部２２１に対して出力する。
位相差出力部２３０は、タップ係数推定部２３１とＤＧＤモニタ部２３２と位相差設定部２３３とから構成されている。
【００３１】
タップ係数推定部２３１は、歪み補償処理部２４０の偏波トラッキング部２４２によって実行されるＣＭＡ手法において用いられるＦＩＲフィルタの構成を表すタップ係数を推定し、ＦＩＲフィルタの構成を設定する。
ＤＧＤモニタ部２３２は、タップ係数推定部２３１によって推定されたＦＩＲフィルタのタップ係数に基づいてＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間のＤＧＤを検出するとともに監視する。
位相差設定部２３３は、ＤＧＤモニタ部２３２によって監視されるＤＧＤに基づいてＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間に発生している位相差を求め、この位相差を表す情報をＡ／Ｄ変換部２２１へ出力する。
【００３２】
ここで、上記の位相差出力部２３０の機能について、図４〜図６を参照してさらに詳細に説明する。
位相差出力部２３０は、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間の位相差を、偏波トラッキング部２４２によって実行されるＣＭＡ手法に用いられるＦＩＲフィルタの構成を表すタップ係数から検出できるＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間のＤＧＤに基づいて導出する。
偏波トラッキング部２４２によって実行されるＣＭＡ手法は、いわゆるブラインド等化の手法であって、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＸ偏波成分のパワーとＹ偏波成分のパワーとが常に一定となるよう４チャネル（Ｉｘ，Ｑｘ，Ｉｙ，Ｑｙ）の各偏波成分信号が入力となるバタフライ型のＦＩＲフィルタのタップ係数の調整を行う手法である。
ここでは、ＣＭＡ手法において用いられるＦＩＲフィルタのタップ係数とＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間のＤＧＤとの関係について説明する。なお、ＣＭＡ手法に関する原理や詳細な内容については、例えば、非特許文献１に開示されている。
【００３３】
図４に、偏波トラッキング部２４２において用いられるバタフライ型のＦＩＲフィルタを概念的に説明する図を示す。偏波トラッキング部２４２において用いられるバタフライ型のＦＩＲフィルタは、図４に示すように、本実施の形態にかかる光受信装置２０の入力データであるＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＸ偏波チャネルの電場成分（Ｅｘ＝Ｉｘ＋ｊＱｘ）とＹ偏波チャネルの電場成分（Ｅｙ＝Ｉｙ＋ｊＱｙ）が入力されると、偏波揺らぎ補償がなされた各偏波成分の出力信号ＥｘおよびＥｙを出力する。
この出力信号Ｅｘ、Ｅｙは、いわゆるＪｏｎｅｓ行列を用いて、（式１）に示す関係式により表すことができる。
【００３４】
【数１】
2011065163.tif 000003
ここで、（式１）におけるｈxx，ｈxy，ｈyx，ｈyyは、ＦＩＲフィルタのタップ数の次元に応じた行ベクトルを表している。
【００３５】
例えば、図４に示すＦＩＲフィルタのタップ数の次元が５である場合、偏波トラッキング部２４２において用いられるバタフライ型のＦＩＲフィルタの等化回路を概念的に示した図を、図５に示す。また、図５に示すようにＦＩＲフィルタのタップ数の次元が５である場合、（式１）のｈxx，ｈxy，ｈyx，ｈyyは、（式２）に示す行ベクトルとして表すことができる。
【数２】
2011065163.tif 000004
【００３６】
タップ係数推定部２３１は、図４に示すような偏波トラッキング部２４２において用いられるＦＩＲフィルタについて、（式１）に示すＦＩＲフィルタのタップ数の次元に応じたＪｏｎｅｓ行列の行ベクトル（タップ数の次元が５の場合では（式２）に示す行ベクトル）をＣＭＡ手法により推定し、推定結果に基づいてＦＩＲフィルタのタップの重み係数を設定する。
ＤＧＤモニタ部２３２は、タップ係数推定部２３１によって設定されたＦＩＲフィルタのタップの重み係数に基づいて、本実施の形態にかかる光受信装置２０が受信したＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間のＤＧＤを検出して、このＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量を監視する。
【００３７】
ここで、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量とＦＩＲフィルタのタップ数の次元に応じたＪｏｎｅｓ行列の行ベクトル成分との関係について説明する。
図６Ａ〜図６Ｄは、シンボルレートが２８ＧｂｐｓのＤＰ−ＱＰＳＫ信号に対して、１．１ＵＩ相当（４０ｐｓ）のＤＧＤを付加して偏波回転角が３０度で本実施の形態にかかる光受信装置２０へ信号入力した場合の偏波トラッキング部２４２において用いられるタップ数の次元が５であるＦＩＲフィルタに関するシミュレーション結果である。
【００３８】
図６Ａ〜図６Ｄに示すように、ＸおよびＹ偏波チャネル相互間の偏波の混合成分を表すＪｏｎｅｓ行列の対角項であるｈxy（図６Ｂ）およびｈyx（図６Ｃ）に注目すると、図６Ｂに示すｈxyでは、ＤＧＤ＝０ｐｓでは０次のタップの項が大きな値を持つ（偏波チャネル相互間の偏波の混合成分が大きい）のに対し、ＤＧＤ＝４０ｐｓでは−１次のタップの項が大きな値を持つことを示している。
一方、図６Ｃに示すｈyxに注目すると、ＤＧＤ＝０ｐｓでは０次のタップの項に大きな値を持つことはｈxyの特徴と同様であるが、ＤＧＤ＝４０ｐｓでは、１次のタップの項が大きな値を持つことを示している。
【００３９】
このように、ＤＧＤが付加されることにより、偏波チャネル相互間の偏波の混合成分を示すＪｏｎｅｓ行列の行ベクトル成分に変動が生じる。すなわち、ＣＭＡ手法において用いるバタフライ型ＦＲＩフィルタのタップの重み係数には広がりが発生しており、ＤＧＤモニタ部２３２は、このタップの重み係数の広がりに基づいて入力データであるＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量を監視する。
【００４０】
ここで、ＤＧＤモニタ部２３２によって監視される伝送路で付加されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量は、ＦＩＲフィルタの中心タップの一方の偏波成分信号に相当する重み係数の絶対値をｈ0、この中心タップからｋ番目（ｋは整数）である他方の偏波成分信号に相当するタップの重み係数の絶対値をｈkと表したとき、ｋ×ｈkによって表される全タップにおける値の総和をｈ0で除算して導出される値に比例すると推定できる。
【００４１】
また、ＤＧＤモニタ部２３２によって監視される伝送路で付加されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量の推定に関する前述の例では、ＦＩＲフィルタの全ての次数のタップの重み係数を加算したが、代表的な一部のタップの重み係数を用いてＤＧＤ量の推定をしても良い。
具体的には、ＦＩＲフィルタの中心タップの一方の偏波成分信号に相当する重み係数の絶対値がｈ0、この中心タップを除く他方の偏波成分信号に相当するタップの重み係数の絶対値うち最大の絶対値がｈn（ｎは整数）、次に大きい絶対値がｈm（ｍは整数）と表したとき、伝送路で付加されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量は、（ｎ×ｈn＋ｍ×ｈm）／ｈ0によって表される値に比例すると推定できる
【００４２】
さらに、別の代表的な一部のタップの重み係数を用いると、ＦＩＲフィルタの中心タップの一方の偏波成分信号に相当する重み係数の絶対値がｈ0、この中心タップを除く他方の偏波成分信号に相当するタップの重み係数の絶対値のうち最大の絶対値がｈn（ｎは整数）で表したとき、伝送路で付加されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量は、ｎ×ｈn／ｈ0によって表される値に比例すると推定できる。
【００４３】
ＤＧＤモニタ部２３２は、上述のような伝送路で付加されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量の推定およびＦＩＲフィルタのタップの重み係数の広がりに基づいて、光受信装置２０によって受信されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量を監視する。
【００４４】
位相差設定部２３３は、ＤＧＤモニタ部２３２によるＤＧＤ量の監視結果に基づいて、Ｘ偏波チャネルとＹ偏波チャネル間の位相差を検出し、検出した位相差に基づいてＡ／Ｄ識別クロック発生部２５０から出力されるＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分毎のＡ／Ｄ識別クロックを調整して、それぞれ調整したＡ／Ｄ識別クロックをＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号に対応したＡ／Ｄ変換器２２１ａ〜２２１ｄに対して出力する。
【００４５】
ここで、Ａ／Ｄ識別クロック発生部２５０によって出力されるＡ／Ｄ識別クロックは、信号処理部２２０から出力される出力データからＡ／Ｄ識別クロック発生部２５０によってデジタル的に抽出されたクロック信号を用いても良く、入力信号であるＤＰ−ＱＰＳＫ信号からＡ／Ｄ識別クロック発生部２５０によってアナログ的に抽出されたクロック信号を用いても良い。
【００４６】
なお、本実施の形態にかかる光受信装置２０の各機能は、光受信装置２０に搭載されたＣＰＵ（中央演算装置）やメモリ、インターフェースを備えたコンピュータにコンピュータプログラム（ソフトウェア）をインストールすることによって実現され、上記コンピュータの各種ハードウェア資源と上記コンピュータプログラムとが協働して実現される。なお、上記コンピュータプログラムはコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納された状態で提供されても良い。
また、本実施の形態にかかる光受信装置２０の各機能のプログラムアルゴリズムをＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）やＡＳＩＣ（Applocation Specific Integrated Circuit）などの大規模半導体集積回路への集積化によって実現することも可能である。
【００４７】
次に、本実施の光受信装置２０の動作について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
図７に示すように、光受信装置２０がＤＰ−ＱＰＳＫ信号を受信すると、電気信号変換部２１０は、受信されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号に多重化されている各偏波成分信号を光電変換することにより電気信号へ変換する（Ｓ２０１）。
【００４８】
電気信号変換部２１０によって電気信号へ変換されると、信号処理部２２０のＡ／Ｄ変換部２２１は、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号に対応した電気信号を、それぞれＡ／Ｄ変換することにより、デジタル信号へ変換する（Ｓ２０２）。
【００４９】
Ａ／Ｄ変換部２２１によりＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号に対応した電気信号に対してＡ／Ｄ変換がなされると、歪み補償処理部２４０の波長分散補償部２４１は、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に対してデジタル信号処理を行い、受信信号であるＤＰ−ＱＰＳＫ信号に発生している波長分散補償を実行する（Ｓ２０３）。
【００５０】
波長分散補償部２４１によるデジタル信号処理によって波長分散補償がなされると、偏波トラッキング部２４２は、光ファイバなどの伝送路中で発生した偏波揺らぎにより生じるＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＸ偏波成分とＹ偏波成分との線形結合を、ＣＭＡ手法により解消させる。このとき、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間に発生している偏波揺らぎの補償を実行する際に、タップ係数推定部２３１は、偏波トラッキング部２４２によって実行されるＣＭＡ手法において用いられるＦＩＲフィルタの構成を表すタップ係数を推定し、ＦＩＲフィルタの構成を設定する（Ｓ２０４）。
【００５１】
タップ係数推定部２３１によってＦＩＲフィルタのタップ係数が推定され構成が設定されると、ＤＧＤモニタ部２３２は、この設定されたＦＩＲフィルタの構成、すなわちＦＯＲフィルタのタップの係数から、伝送路で付加されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量を監視する。ＤＧＤモニタ部２３２によるＤＧＤ量の監視結果に基づいて、位相差設定部２３３は、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＸ偏波チャネルとＹ偏波チャネル間の位相差を検出する（Ｓ２０５）。
【００５２】
位相差設定部２３３によってＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＸ偏波チャネルとＹ偏波チャネル間の位相差が検出されると、位相差設定部２３３は、検出した位相差に基づいてＡ／Ｄ識別クロック発生部２５０から出力されるＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分に対応するそれぞれのＡ／Ｄ識別クロックの位相を調整する（Ｓ２０６）。
【００５３】
位相差設定部２３３によってＡ／Ｄ識別クロックの位相調整がなされると、位相差設定部によって位相調整後のＡ／Ｄ識別クロックＡ／Ｄ変換部２２１へ出力され、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分における最適サンプリングタイミングによるＡ／Ｄ変換処理がＡ／Ｄ変換部２２１によって実行される（Ｓ２０７）。
【００５４】
このように、本実施の形態にかかる光受信装置によれば、ＣＭＡ手法において用いるＦＩＲフィルタのタップの重み係数に基づいて、入力信号であるＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間の位相差を監視して、監視結果に基づいてＡ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングを調整することによって、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号における最適なサンプリングタイミングでＡ／Ｄ変換処理を実行することができる。
したがって、高速に時間的に変動するＤＧＤによる偏波揺らぎが入力信号であるＤＰ−ＱＰＳＫ信号に発生している場合でも、受信精度を劣化させることなく入力信号の受信が可能となる。
【００５５】
また、高速に時間的に変動するＤＧＤによる偏波揺らぎを回避するために、高速なＡ／Ｄ変換処理によるオーバーサンプリングを行う必要なく、低速なＡ／Ｄ変換処理（具体的には、１のシンボルに対して４サンプル以下のサンプリング精度）においても、受信精度を劣化させることなく入力信号を受信することが可能となる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態にかかる光受信装置は、デジタル信号のリサンプリングによるデータ補間を実行することにより、受信したＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間の位相差に基づく受信精度の劣化を防ぐものである。
なお、本実施の形態にかかる光受信装置の構成要素について、第２の実施の形態において説明した光受信装置２０の構成要素と同一の構成および機能を有するものには、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５７】
図８に示すように、本実施の形態にかかる光受信装置３０は、受信したＤＰ−ＱＰＳＫ信号を電気信号へ変換する電気信号変換部２１０と、受信したＤＰ−ＱＰＳＫ信号に対応する電気信号に対して信号処理を実行する信号処理部３２０と、受信したＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間の位相差を検出する位相差出力部３３０と、Ａ／Ｄ変換処理におけるサンプリングタイミングに同期したＡ／Ｄ識別クロックを出力するＡ／Ｄ識別クロック発生部２５０とから構成されている。
【００５８】
信号処理部３２０は、Ａ／Ｄ変換処理を実行するＡ／Ｄ変換部２２１と、Ａ／Ｄ変換処理後のデジタル信号に対してデジタル信号処理を実行する歪み補償処理部３４０とから構成されている。
歪み補償処理部３３２は、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号に発生している波長分散を補償するデジタル信号処理を実行する波長分散補償部２４１と、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号に発生している偏波揺らぎ補償をＣＭＡ手法を用いて実行する偏波トラッキング部２４２と、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号と局発（ＬＯ）光との周波数または位相の差異によるオフセットの補償をするデジタル信号処理を実行する周波数位相オフセット部２４３と、後述する位相差出力部３３０から出力されるＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分間の位相差を示す情報に基づくリサンプリングによるデータ補間をするデジタル信号処理を実行するデータ位相調整部３４４とから構成されている。
【００５９】
ここで、データ位相調整部３４４によって実行されるリサンプリングによるデータ補間をするデジタル信号処理は、例えば、線形補間法、アップサンプリングとインターポレーションフィルターによるレート変換といった、デジタル信号処理により実現できる。
【００６０】
位相差出力部３３０は、偏波トラッキング部２４１によって実行される偏波揺らぎ補償において用いられるバタフライ型ＦＲＩフィルタのタップ係数を推定するタップ係数推定部２３１と、バタフライ型ＦＲＩフィルタのタップの重み係数に基づいてＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量を監視するＤＧＤモニタ部２３２と、ＤＧＤ量の監視結果に基づいてＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分間の位相差を検出して信号処理部３２０へ出力する位相差設定部３３３とから構成されている。
【００６１】
なお、本実施の形態にかかる光受信装置３０の各機能は、光受信装置３０に搭載されたＣＰＵ（中央演算装置）やメモリ、インターフェースを備えたコンピュータにコンピュータプログラム（ソフトウェア）をインストールすることによって実現され、上記コンピュータの各種ハードウェア資源と上記コンピュータプログラムとが協働して実現される。なお、上記コンピュータプログラムはコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納された状態で提供されても良い。
また、本実施の形態にかかる光受信装置３０の各機能のプログラムアルゴリズムをＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）やＡＳＩＣ（Applocation Specific Integrated Circuit）などの大規模半導体集積回路への集積化によって実現することも可能である。
【００６２】
次に、本実施の形態にかかる光受信装置３０の動作について説明する。
本実施の形態にかかる光受信装置３０は、受信信号であるＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号間の位相差を、ＣＭＡ手法において用いるバタフライ型ＦＲＩフィルタのタップの重み係数から導出されるＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＤＧＤ量に基づいて検出し、検出した位相差に基づいて、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号をリサンプリング処理することによりデータ補間がなされ、サンプリング位相の調整、すなわち、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号の各偏波成分信号における最適サンプリングタイミングでのデータ識別がなされる。
したがって、高速に時間的に変動するＤＧＤによる偏波揺らぎが入力信号であるＤＰ−ＱＰＳＫ信号に発生している場合でも、受信精度を劣化させることなく入力信号の受信が可能となる。
【００６３】
また、本実施の形態にかかる光受信装置３０は、第２の実施の形態において説明した光受信装置２０において実行されるＡ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングの調整と併せて上述したサンプリング位相の調整を実行することとしても良くく、Ａ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングの調整またはデジタル信号をリサンプリング処理することによるサンプリング位相の調整の実行は、必要とされる受信精度や使用するデバイスのインターフェース、通信システムの構成といった条件に応じて両者またはどちらか一方を実行することを選択するとしても良い。
【００６４】
なお、以上の実施の形態において、偏波多重信号の各偏波成分信号間に発生している位相差は、必ずしも伝送路で付加されたＤＧＤのみに起因するものではなく、例えば、電気信号変換部１１０、２１０における光モジュール（９０°ハイブリッド）や、その他の構成要素に用いられる部品の温度変動や経年変化に起因する場合もあり、本実施の形態にかかる光受信装置１０，２０，３０の機能は、これら全てに起因する偏波多重信号の各偏波成分信号間に発生している位相差に適応しても良いことは、いうまでもない。
【００６５】
さらに、以上の実施の形態にかかる光受信装置１０，２０，３０の入力信号について、光信号である偏波多重信号を入力信号として説明したが、光電変換後の動作は、電気通信全般に共通の動作であることは明らかである。よって、本発明の適応範囲は、必ずしも光通信に限るものではない。
【００６６】
上記の実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００６７】
この出願は、２００９年１１月２４日に出願された日本出願特願２００９−２６６０６５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
高速光通信システムにおけるデジタルコヒーレント受信方式を用いた光受信装置や、無線通信システムにおける偏波多重無線信号を受信する無線受信装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０…光受信装置、１１０…電気信号変換部、１２０…信号処理部、１３０…位相差出力部。
【図１】
2011065163.tif 000005
【図２】
2011065163.tif 000006
【図３】
2011065163.tif 000007
【図４】
2011065163.tif 000008
【図５】
2011065163.tif 000009
【図６Ａ】
2011065163.tif 000010
【図６Ｂ】
2011065163.tif 000011
【図６Ｃ】
2011065163.tif 000012
【図６Ｄ】
2011065163.tif 000013
【図７】
2011065163.tif 000014
【図８】
2011065163.tif 000015
【図９】
2011065163.tif 000016
【図１０】
2011065163.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月22日(2012.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、
前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、  前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、
前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、
前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップと
を実行するプログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月1日(2012.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理と前記Ａ／Ｄ変換処理により生成されるデジタル信号に対するデジタル信号処理とを実行する信号処理部と、
前記信号処理部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部と  を備え、
前記信号処理部は、位相差出力部によって出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行うものであり、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記Ａ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングを調整することを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理と前記Ａ／Ｄ変換処理により生成されるデジタル信号に対するデジタル信号処理とを実行する信号処理部と、
前記信号処理部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部と を備え、
前記信号処理部は、位相差出力部によって出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行うものであり、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記デジタル信号に対するリサンプリングによるデータ補間を行うデジタル信号処理を実行することを特徴とする光受信装置。
【請求項３】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理と前記Ａ／Ｄ変換処理により生成されるデジタル信号に対するデジタル信号処理とを実行する信号処理部と、
前記信号処理部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部と を備え、
前記信号処理部は、位相差出力部によって出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行うものであり、
前記電気信号を所定のサンプリングタイミングによってデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力される各デジタル信号を入力信号とする所定のタップ数を有するＦＩＲフィルタと、
前記位相差出力部から出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理部と
を備え、
前記位相差出力部は、
前記ＦＩＲフィルタのタップ係数に重み付けをする重み係数を推定するタップ係数推定部と、
前記重み係数に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間の位相差を導出し、導出した位相差を表す情報を前記信号処理部へ出力する位相差補正部と
を備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光受信装置において、
前記位相差補正部は、前記ＦＩＲフィルタの中心タップにおいて一の偏波成分の信号に相当する重み係数の絶対値をｈ0、中心タップからｋ番目（ｋは整数）である他方の偏波成分の信号に相当するタップの重み係数の絶対値をｈkと表したとき、ｋ×ｈkによって表される前記ＦＩＲフィルタの全タップにおける値の総和をｈ0で除算して導出される値を前記位相差とすることを特徴とする光受信装置。
【請求項５】
請求項３に記載の光受信装置において、
前記位相差補正部は、前記ＦＩＲフィルタの中心タップにおいて一の偏波成分の信号に相当する重み係数の絶対値がｈ0、中心タップを除く他の偏波成分の信号に相当するタップの重み係数の絶対値のうち最大の絶対値がｈn（ｎは整数）、次に大きい絶対値がｈm（ｍは整数）と表したとき、（ｎ×ｈn＋ｍ×ｈm）／ｈ0によって表される値を前記位相差とすることを特徴とする光受信装置。
【請求項６】
請求項３に記載の光受信装置において、
前記位相差補正部は、前記ＦＩＲフィルタの中心タップにおいて一の偏波成分の信号に相当する重み係数の絶対値がｈ0、中心タップを除く他の偏波成分の信号に相当するタップの重み係数の絶対値のうち最大の絶対値がｈn（ｎは整数）で表したとき、ｎ×ｈn／ｈ0によって表される値を前記位相差とすることを特徴とする光受信装置。
【請求項７】
請求項３に記載の光受信装置において、
前記Ａ／Ｄ変換部は、１のシンボルに対して４サンプル以下の前記サンプリングタイミングで前記電気信号を前記デジタル信号へ変換することを特徴とする光受信装置。
【請求項８】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、
前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、
前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、
前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、
前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップと
を備え、
前記歪み補償を行うステップは、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記Ａ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングを調整することを特徴とする光受信制御方法。
【請求項９】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、
前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、
前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、
前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、
前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップと
を備え、
前記歪み補償を行うステップは、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記デジタル信号に対するリサンプリングによるデータ補間を行うデジタル信号処理を実行することを特徴とする光受信制御方法。
【請求項１０】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、
前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、
前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、
前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、
前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップと
を備え、
前記歪み補償を行うステップは、
前記電気信号を所定のサンプリングタイミングによってデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
前記Ａ／Ｄ変換ステップで得られる各デジタル信号を入力信号とする所定のタップ数のＦＩＲフィルタで処理を行うフィルタステップと、
前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理ステップと
を含み、
前記位相差を表す情報を出力するステップは、
前記ＦＩＲフィルタのタップ係数に重み付けをする重み係数を推定するタップ係数推定ステップと、
前記重み係数に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間の位相差を導出し、導出した位相差を表す情報を出力する位相差補正ステップと
を含むことを特徴とする光受信制御方法。
【請求項１１】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、
前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、
前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、
前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、
前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップと
を実行し、
前記歪み補償を行うステップは、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記Ａ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングを調整することを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、
前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、
前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、
前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、
前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップと
を実行し、
前記歪み補償を行うステップは、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記デジタル信号に対するリサンプリングによるデータ補間を行うデジタル信号処理を実行することを特徴とするプログラム。
【請求項１３】
光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、
前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、
前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、
前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、
前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップと
を実行し、
前記歪み補償を行うステップは、
前記電気信号を所定のサンプリングタイミングによってデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
前記Ａ／Ｄ変換ステップで得られる各デジタル信号を入力信号とする所定のタップ数のＦＩＲフィルタで処理を行うフィルタステップと、
前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理ステップと
を含み、
前記位相差を表す情報を出力するステップは、
前記ＦＩＲフィルタのタップ係数に重み付けをする重み係数を推定するタップ係数推定ステップと、
前記重み係数に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間の位相差を導出し、導出した位相差を表す情報を出力する位相差補正ステップと
を含むことを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
偏波成分毎に多重化された光信号を送信する光送信装置と、
光伝送路を介して前記光送信装置と接続され且つ前記光信号を受信する光受信装置と
を備え、
前記光受信装置は、
前記光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換処理部と、
前記Ａ／Ｄ変換処理部から出力される前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部から出力されるデジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部と、
前記位相差出力部によって出力される前記位相差を表す示す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理部と
を備え、
前記歪み補償処理部は、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記Ａ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングを調整することを特徴とする光通信システム。
【請求項１５】
偏波成分毎に多重化された光信号を送信する光送信装置と、
光伝送路を介して前記光送信装置と接続され且つ前記光信号を受信する光受信装置と
を備え、
前記光受信装置は、
前記光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換処理部と、
前記Ａ／Ｄ変換処理部から出力される前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部から出力されるデジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部と、
前記位相差出力部によって出力される前記位相差を表す示す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理部と
を備え、
前記歪み補償処理部は、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記デジタル信号に対するリサンプリングによるデータ補間を行うデジタル信号処理を実行することを特徴とする光通信システム。
【請求項１６】
偏波成分毎に多重化された光信号を送信する光送信装置と、
光伝送路を介して前記光送信装置と接続され且つ前記光信号を受信する光受信装置と
を備え、
前記光受信装置は、
前記光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換処理部と、
前記Ａ／Ｄ変換処理部から出力される前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部から出力されるデジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部と、
前記位相差出力部によって出力される前記位相差を表す示す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理部と
を備え、
前記歪み補償処理部は、
前記電気信号を所定のサンプリングタイミングによってデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力される各デジタル信号を入力信号とする所定のタップ数を有するＦＩＲフィルタと、
前記位相差出力部から出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理部と
を備え、
前記位相差出力部は、
前記ＦＩＲフィルタのタップ係数に重み付けをする重み係数を推定するタップ係数推定部と、
前記重み係数に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間の位相差を導出し、導出した位相差を表す情報を前記信号処理部へ出力する位相差補正部と
を備えることを特徴とする光通信システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明における光受信装置は、光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理と前記Ａ／Ｄ変換処理により生成されるデジタル信号に対するデジタル信号処理とを実行する信号処理部と、前記信号処理部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部とを備え、前記信号処理部は、位相差出力部によって出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行うものであり、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記Ａ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングを調整することを特徴とする。
また、本発明における光受信装置は、光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理と前記Ａ／Ｄ変換処理により生成されるデジタル信号に対するデジタル信号処理とを実行する信号処理部と、前記信号処理部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部とを備え、前記信号処理部は、位相差出力部によって出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行うものであり、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記デジタル信号に対するリサンプリングによるデータ補間を行うデジタル信号処理を実行することを特徴とする。
また、本発明における光受信装置は、光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換する電気信号変換部と、前記電気信号変換部から出力される前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理と前記Ａ／Ｄ変換処理により生成されるデジタル信号に対するデジタル信号処理とを実行する信号処理部と、前記信号処理部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力する位相差出力部とを備え、前記信号処理部は、位相差出力部によって出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行うものであり、前記電気信号を所定のサンプリングタイミングによってデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部から出力される各デジタル信号を入力信号とする所定のタップ数を有するＦＩＲフィルタと、前記位相差出力部から出力される前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理部とを備え、前記位相差出力部は、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数に重み付けをする重み係数を推定するタップ係数推定部と、前記重み係数に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間の位相差を導出し、導出した位相差を表す情報を前記信号処理部へ出力する位相差補正部とを備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明における光受信制御方法は、光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップとを備え、前記歪み補償を行うステップは、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記Ａ／Ｄ変換処理のサンプリングタイミングを調整することを特徴とする。
また、本発明における光受信制御方法は、光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップとを備え、前記歪み補償を行うステップは、前記偏波多重信号の歪み補償として、前記位相差を表す情報に応じて前記デジタル信号に対するリサンプリングによるデータ補間を行うデジタル信号処理を実行することを特徴とする。
また、本発明における光受信制御方法は、光信号を構成する偏波成分毎に多重化された偏波多重信号の各偏波成分を電気信号へ変換するステップと、前記電気信号に対するＡ／Ｄ変換処理を実行してデジタル信号を生成するステップと、前記デジタル信号に対するデジタル信号処理を実行するステップと、前記デジタル信号処理された前記デジタル信号に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間に発生している位相差を検出し、前記位相差を表す情報を出力するステップと、前記位相差を示す情報に基づいて、前記偏波多重信号の歪み補償を行うステップとを備え、前記歪み補償を行うステップは、前記電気信号を所定のサンプリングタイミングによってデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換ステップと、前記Ａ／Ｄ変換ステップで得られる各デジタル信号を入力信号とする所定のタップ数のＦＩＲフィルタで処理を行うフィルタステップと、前記位相差を表す情報に基づいて前記偏波多重信号の歪み補償を行う歪み補償処理ステップとを含み、前記位相差を表す情報を出力するステップは、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数に重み付けをする重み係数を推定するタップ係数推定ステップと、前記重み係数に基づいて前記偏波多重信号の各偏波成分間の位相差を導出し、導出した位相差を表す情報を出力する位相差補正ステップとを含むことを特徴とする。
【国際調査報告】
2011065163.tif 000018
2011065163.tif 000019
2011065163.tif 000020
2011065163.tif 000021